锂电池技术难有突破？是什么制约了锂电池发展的脚步？

锂电池技术难有突破

诺基亚研究中心负责人亨利·特里在近期表示，之前手机的基本功能是语音和信息。近两年来，随着手机技术快速发展，出现了速度更快、耗电量更大的处理器以及更大更亮的屏幕，而且大量的应用都需要连接互联网，这也需要耗费许多电量。在这一趋势面前，手机电池的研究并没有跟上发展步伐，由于体积有限以及考虑到安全因素，目前手机采用的锂电池容量很难有太大的提升，手机生产商和电池生产商都在研究新的电池技术，包括利用光能、动能等。但是目前这些技术并没有实质突破，尚不能广泛应用。另外，智能手机电池要取得突破还要涉及很多技术，而这些技术是环环相扣的，每个技术的发展都要等待其他相关技术的发展。

锂电池技术难有突破？是什么制约了锂电池发展的脚步？现有辅助技术的尴尬

为了给手机等终端设备提供足够的能量，厂商们绞尽脑汁，推出的办法也是花样翻新。比如某手机厂商在手机外壳上设计了一块薄膜太阳能电池，如果手机电池耗尽，让太阳晒上30分钟，就能继续通话。至于能用多久，官方的回答是一分钟左右。或许这种做法真的是厂商不得已而为之，晒太阳通话的法子远不如多带一块电池来得靠谱。手机厂商们也许无法解决的问题，外设厂商们总能化繁为简：某品牌针对手机、笔记本等终端推出了“用充电电池充电”的解决办法。将几块锂电池组合起来，变成一个硕大的电池，再加上几种主流终端的接口，就组成了一种“万用”后备电池，手机、笔记本本身电量耗光，可以接上蓄电池继续使用。

除了在电池上想办法，也有厂商动起了其他主意，比如研究手机的电源管理，在产品上增加省电模式，推出电量消耗相对较小的屏幕等等。但是这些方法实际效果并不好。用户们很少会愿意把自己的终端切换到省电模式，因为那样会伴随着屏幕亮度降低、某些功能无法使用等弊端，进而影响使用产品的体验。

支撑“理想”状态的基石

就像亨利·特里说的那样，目前应用在手机等移动终端上的电池，其容量已经难有质的突破，只能采用“体积换容量”的策略来提高待机时间。厂商们面对这种状况，也只能在有限的空间内，尽量使用体积较大的电池。

为了能够给自己的产品带来更好的用户体验，几乎所有的手机、PC厂商们都在研究怎样能够在不增加体积的前提下，给自己的电池带来更多能量。尽管各个厂商研究的方向有所不同，但是有一个共识就是燃料电池将是目前锂电池的最佳替代品。所谓燃料电池，是一种使用燃料进行化学反应产生电力的装置，其中最常见的是以氢为燃料的燃料电池，这种电池相当于一个小型发电站，利用化学反应产生的能量给手机等终端供电。由于技术过于复杂、成本过高，在过去的几年中，惠普、诺基亚、松下、日立、NEC等众多厂商都曾经展示过自己的燃料电池产品，但是迟迟都无法进行商用。

锂离子蓄电池作为新能源汽车较为理想的蓄电池，但其缺点和优点一样明显。电动车辆商业化尚有许多难题需要解决，这是世界上所有研发者所共同面临的问题。工信部将它定性为发展期，发展中的锂离子蓄电池呈多样性，总之锂离子蓄电池用于新能源汽车是当前的热点也是难点。 

能源汽车之纯电动、混合动力、燃料电池三种系列都需要锂离子蓄电池作储能器具。锂离子蓄电池尤其是磷酸铁锂离子蓄电池则更受热捧。锂是自然界中最轻的金属。它遇水、潮湿空气会自燃乃至爆炸。锂作为两次电池的电极材料，具有比能量高、比功率大的优点，故受厂商用户青睐。

目前的锂离子蓄电池主要用于手机、MP3、笔记本电脑等电子产品上，现在锂离子蓄电池已用于电动工具和电动自行车，并将争取用于电动汽车上。锂离子蓄电池之正极材料目前以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂为主流，正在研发中的有钒酸锂、镍酸锂。负极材料是石墨、石墨化碳、氧化物、氮化物等。电解质为有机电解质、凝胶电解质、离子性液体、固体聚合物、无机电解质等。 

锂离子蓄电池性能和难点

锂离子蓄电池的性能如下: 

1.电压：钴酸锂、锰酸锂离子蓄电池为3.6V—3.7V，磷酸铁锂离子蓄电池为3V。 

2.比能量：钴酸锂离子蓄电池为150Wh／kg左右，锰酸锂为130Wh／kg，磷酸铁锂为125Wh／kg。 

3.充电：锂离子蓄电池能大电流充电，但电池充电时需散热，若不能快速有效地散热，其易爆的特性使厂商不提倡太快地充电。因此充电站内有制冷通风装置给充电中的蓄电池散热降温。 

4.放电：锂离子蓄电池能大电流放电，故其比功率很高，但放电时蓄电池需吸热。在10℃以下时放电就不畅，低于0℃时放电电流很小，甚至驱动行驶都有限制。 

5.循环寿命：时下不少企业宣称充放电循环寿命达2000次以上，但一般是单体电池的寿命。如用于手机是可以做到的，若用于9V笔记本电脑就有折扣。若将之串、并联至300—380V，容量100—400AH时其循环寿命是600次左右，且蓄电池管理系统要完善。 

6.安全：锂离子蓄电池易爆，其发生的条件是，发热温升太快、电池内部短路、遇到潮湿空气或水。目前单体电池之外包装材料：固体聚合物锂离子蓄电池用专用膜包装，它有透气功能，当电池内部产生气体压力时，能自动泄压，以保蓄电池无虞。离子型液体电解质锂离子蓄电池其单体电池外壳用不锈钢制成耐压容器，能承受单体电池内所产生的气体压力。

电动汽车上有一耐压容器用于置放锂离子蓄电池，若车辆发生碰撞侧翻事故时，可保证蓄电池不受挤压变形，不至于发生爆炸。这一耐压钢质容器的自重抵消了锂离子蓄电池的比能量约1／3-1／4，故北京奥运会所用城市客车的锂离子蓄电池实际的比能量为80—90Wh／kg。锂离子蓄电池易爆安全性和体积比依次为：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂。因此磷酸铁锂离子蓄电池体积最大、最重，但易爆性最低而安全性最高。锂离子蓄电池的安全保障是整车的一切，其余指标都有余地。 

7，蓄电池管理系统：将所有成组内的单体电池的引出线汇集到管理系统电路中，然后与计算机芯片分别记录。这样若一个单体电池电压降低或容量降低，通过芯片是一清二楚的。但管理系统只能诊断而不会治疗。当然一旦一个单体电池出问题将影响整组性能，办法是更换一个新的蓄电池。

因此蓄电池模块中单体电池越少越好，对由许多单体电池串、并联组成的蓄电池其一致性差异更大、隐患更多，故动力蓄电池模块宜采用大容量的单体电池，以减少单体电池的数量。这也是锂离子蓄电池在电子产品上性能优秀而在电动汽车上性能不佳的原因。 

8.成本：电动汽车若以电耗比油耗那是非常优秀的，但若以蓄电池循环寿命的摊销成本计算，那比燃油汽车高了许多倍，故目前商业化不被看好。

造成锂离子蓄电池高成本的因素是：(1)原材料贵、制造工艺要求高且复杂，制造设备投入巨大。(2)蓄电池成品率低，目前只有5%，若提升到90%，成本可降70%-80%左右。(3)锂离子蓄电池隔膜材料是进口的，占了蓄电池原材料总成本的30%左右，若单体电池包装膜用进口的则成本更高，若国产化可降一半。 

9.锂离子蓄电池质量：国产锂离子蓄电池用于电子产品是优秀的，用于电动自行车尚可。但用于电动汽车可靠性不高，故不少整车厂和公交公司趋向于进口锂离子蓄电池。原因是产品一致性问题较为突出。据制造企业讲国外锂离子蓄电池企业的蓄电池制造设备为全自动，其产品一致性有保证。内企为降低设备投资采用人工或人工加机械的半自动模式，因此产品一致性就逊色于外企的。 

市场前景和现状分析 

锂离子蓄电池在车辆上作为动力储能用途是目前的热点，但也是一个难点。它是一个发展中的课题，其技术前景、可能性有多大、商业前景有多大目前难以预料。因此欧、美、日企业均作为中长期研发项目，预计2015年、2020年、2030年商用的都有。目前用于示范或混合动力车上一试是可以的。我国似乎急了一点。在未来2到3年要达到规模量产，这在技术上没有把握，市场需求也没有把握。 

锂离子蓄电池用在电子产品、电动工具上十分成功，但用于电动汽车为什么不行？那是功率、容量相差太大，且工况、环境不同。同时充电设备的家用、公用两部分如何配套，又是一个不小而且无法跨越的问题。汽车产业及新能源汽车如何突围能源动力困境，可有多种选择和探索。